DE3823863C2

DE3823863C2 - Process for underground operation with hydraulic conveying and system for carrying out the process

Info

Publication number: DE3823863C2
Application number: DE3823863A
Authority: DE
Inventors: Hermann Hans Dr Ing Nocke
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1988-06-17
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2008-07-15
Also published as: DE3823863A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing this method.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für den Untertagebergbau. Es wird aber auch im Tunnelbau angewandt, wenn dort größere Haufwerksmengen über entsprechende Ent fernungen zutage gefördert werden müssen. Die hydrauli sche Förderung hat im Vergleich mit der mechanischen Förderung des vor Ort gewonnenen Haufwerks eine Vielzahl von Vorteilen, die sie u. a. aus der Reduzierung der Fördermittel auf Rohrleitungen und aus dem Einschluß des Fördergutes in den Rohren derartiger Leitungen ergeben. Da das erfindungsgemäße Verfahren jedoch die Abförderung des vor Ort gewonnenen Haufwerkes betrifft, also die Forderung eines Bergwerkes oder die Abförderung des Haufwerkes aus dem Vortrieb eines Tunnels größeren Zuschnittes, handelt es sich um bedeu tende Fördermengen, welche komplexe Rohrnetze voraus setzen, die im Gegensatz zur hydraulischen Förderung vergleichsweise geringerer Haufwerksmengen durch Rohr strecken einfachen Zuschnittes und u. a. geringer Länge stehen.The inventive method is particularly suitable for Underground mining. But it is also used in tunnel construction if larger amounts of piles there via corresponding ent distance must be brought to light. The hydrauli compared to mechanical Promotion of the pile obtained on site Variety of advantages a. from the Reduction of subsidies on pipelines and out the inclusion of the material to be conveyed in the pipes of such Lines result. Since the inventive method however, the removal of the pile obtained on site concerns, ie the claim of a mine or the removal of the pile from the tunneling Tunnels of larger size, it is important flow rates, which are ahead of complex pipe networks put that in contrast to hydraulic conveying comparatively smaller amounts of piles through pipe stretch simple cutting and u. a. short length stand.

Die hydraulische Förderung des vor Ort gewonnenen Hauf werkes ist an sich bekannt (DE-OS 28 20 020). Es ist insbesondere bekannt (DE-OS 31 04 730), das auf konventionelle, d. h. mechanische Art hereingewonnene Rohhaufwerk unmittelbar im Anschluß daran einer hydrau lischen Förderanlage aufzugeben, welche dem Abbau zu folgen vermag. Hierbei findet eine Voraufbereitung statt, welche bei einfachem Zuschnitt aus einer Zerklei nerung des Haufwerkes besteht, bevor durch Mischen eine Suspension hergestellt wird, die sich pumpen und des wegen durch Rohrleitungen fördern läßt.Hydraulic conveying of the heap obtained on site works is known per se (DE-OS 28 20 020). It is especially known (DE-OS 31 04 730) that on conventional, i.e. H. mechanical type won Raw pile immediately afterwards a hydrau abandon conveyor system, which is the dismantling is able to follow. A pre-processing takes place here instead, which with simple cutting from a chop There is a change in the pile before mixing Suspension is produced, the pump and the because of pipelines.

Bei dem vorbekannten Verfahren werden die Feststoffe in solcher Konzentration hydraulisch gefördert, daß der Feststoff in dem im Überschuß vorhandenen Wasser in Suspensionen gehalten wird. Dadurch wird verhindert, daß der Feststoff sedimentiert, d. h. sich in der Rohrleitung ablagert. Das setzt in erster Linie eine entsprechende Fördergeschwindigkeit voraus, die in den Rohrleitungen erreicht und aufrecht erhalten werden muß. Die für das Sedimentieren verant wortliche Sinkgeschwindigkeit des Feststoffes hängt einerseits von der stofflichen Zusammensetzung und außerdem von der Korngröße ab. Da Berge fast doppelt so schwer wie Steinkohle und unter Berücksichtigung der Auftriebskraft in Wasser sogar mehrfach schwerer sind, ist die hydraulische Förderung von reiner bzw. bergearmer Kohle wesentlich leichter als die Förderung grobkörniger Berge. In the previously known process, the solids hydraulically promoted in such a concentration that the Solid in the excess water in Suspensions is kept. This prevents that the solid sediments, d. H. themselves in the Pipe deposits. That primarily sets a corresponding conveying speed ahead, those reached in the piping and upright must be obtained. Responsible for sedimentation literal sink rate of the solid depends on the one hand from the material composition and also depends on the grain size. Because mountains are almost double as heavy as hard coal and taking into account the buoyancy in water is even several times heavier hydraulic conveying of pure or Low-coal mining is much easier than mining coarse-grained mountains.

Andererseits kann die Korngröße nicht beliebig ver größert werden, einerseits weil die Pumpen der Förder anlage das maximale Korn begrenzen, andererseits weil die Grobkornförderung den Rohrdurchmesser bestimmt. Daraus ergibt sich eine Dünnstromförderung mit er heblicher Fördergeschwindigkeit und einem insgesamt bedeutenden Energiebedarf, der hauptsächlich aus der Bewegung der Totgewichte entsteht, die von dem Suspensions wasser herrühren. Für größere Anwendungen kann der Wasser bedarf mehrere hundert Kubikmeter je Stunde betragen. Da meistens ausreichend Grubenwassermengen dafür nicht zur Verfügung stehen, muß das Suspensionswasser im Kreislauf gefördert werden. Mit den Produkten der Nachaufbereitung gehen jedoch je nach Art der Aufbe reitungsanlage auch erhebliche Wassermengen verloren. Diese müssen u. U. durch Frischwasser ersetzt werden, das meistens nur im begrenzten Umfang zur Verfügung steht.On the other hand, the grain size cannot be arbitrarily ver be enlarged, on the one hand because the pumps are pumping limit the maximum grain, on the other hand because the coarse grain conveyance determines the pipe diameter. This results in thin-current funding with him considerable conveyor speed and an overall significant energy needs, mainly from the Movement of dead weights arises from that of the suspension water. For larger applications, the water can needs to be several hundred cubic meters per hour. Since there is usually not enough pit water for this are available, the suspension water in Circulation are promoted. With the products of Post-processing, however, depends on the type of processing conditioning system also lost significant amounts of water. These u. U. be replaced by fresh water, mostly only available to a limited extent stands.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das als be kannt vorausgesetzte Förderverfahren zu vereinfachen und dadurch zu rationalisieren.The invention has for its object that as be knows to simplify required funding procedures and thereby rationalize.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. The invention solves this problem with the features of Claim 1. Further features of the invention are Subject of the subclaims.

Gemäß der Erfindung wird in der Voraufbereitung der Feststoff vor seiner hydraulischen Abförderung so weit zerkleinert, daß er sich durch eine Rohrleitung abför dern läßt, deren Durchmesser vorgegeben ist. Hierbei bleibt die Sinkgeschwindigkeit des größten Kornes in dem bewegten Wasser praktisch außer Betracht. Auf diese Weise ergibt sich ein Grenzkorn in maximaler Korngröße von ca. einem Drittel des gegebenen Rohr durchmessers. Im allgemeinen wird der Grenzkorn durchmesser die Größenordnung von 80 mm nicht über schritten. Das gilt insbesondere für Haufwerke aus der Abbaustreckenförderung des Steinkohlenbergbaus.According to the invention, the Solid so far before its hydraulic discharge crushed that it removes itself through a pipeline let's whose diameter is specified. Here the sink rate of the largest grain remains in the moving water practically out of consideration. On this results in a maximum grain size Grain size of approximately one third of the given pipe diameter. Generally the border grain diameter does not exceed the order of 80 mm steps. This is especially true for piles the mining route promotion of the hard coal mining.

Eine solche Dickstofförderung vermindert die Strömungs geschwindigkeit und damit den Energiebedarf der hydrau lischen Förderung und setzt außerdem wegen der breiigen bis pastösen Charakteristik der Mischung den Wasser anteil so weit herab, daß hauptsächlich Feststoffe gepumpt werden. Die Prozeßwassermenge wird dadurch stark reduziert. Obwohl die Fördergeschwindigkeit praktisch beliebig vermindert werden kann, kommt es sogar bei Förderstillständen, wenn überhaupt, nur zu einer sich sehr langsam entwickelnden Sedimentation in der Rohr leitung. Das Gemisch bewegt sich an den Wänden der Rohr leitung vorwärts, wird aber mit entsprechendem hohen Druck gefördert. Die durch Herabsetzung ihres Grenz kornes hierfür geeigneten Feststoffe, die erfindungs gemäß im Dickstrom gefördert werden, lassen sich, wie bekannt, durch Brechen des Rohfördergutes herstellen, soweit sie nicht ohnehin bereits bei der Gewinnung des Haufwerkes in geeigneter Korngröße anfallen.Such a thick matter reduction reduces the flow speed and thus the hydrau's energy requirements support and also sets because of the mushy to pasty characteristics of the mixture the water proportion so far that mainly solids be pumped. The process water volume becomes strong reduced. Although the conveyor speed is practical can be reduced arbitrarily, it even occurs Funding standstills, if any, only to one very slow developing sedimentation in the tube management. The mixture moves on the walls of the pipe line forward, but with correspondingly high Promoted pressure. The by lowering their limit grain suitable solids for this, the fiction according to be promoted in the thick stream, how known to produce by breaking the raw material, as far as they are not already in the extraction of the Accumulated grain size.

Aus der Zeitschrift Felsbau, 1986, Seite 215, 216, ist die hydraulische Dickstofförderung des Ausbruches eines Tunnelvortriebes bis nach übertage bekannt. Hierbei wird mit Maximaldrücken von 50 bis 70 bar gearbeitet, die jedoch nicht ausreichen, um Schachttäufen von mehreren hundert Metern bis zu 1000 Meter und mehr zu überwinden, wie sie für den Untertagebergbau, insbesondere den Stein kohlenbergbau üblich sind. Die Anwendung dieses bekannten Verfahrens auf den Bergbau ist daher nicht möglich. Schließlich enthält diese Entgegenhaltung keinerlei Informationen über eine Vor- oder Nachaufbereitung am Schacht oder über Tage. From the magazine Felsbau, 1986, pages 215, 216 the hydraulic thick matter conveyance of an outbreak Tunneling known until after the surface. Here will worked with maximum pressures of 50 to 70 bar, the however, not enough to accommodate multiple baptisms to overcome a hundred meters up to 1000 meters and more as used for underground mining, especially stone coal mining are common. The application of this known Mining procedure is therefore not possible. After all, this document does not contain anything Information about pre- or post-processing on Shaft or above ground.

Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach dem Patentanspruch 2 gewährleistet außer der vorstehend erläuterten Energieeinsparung eine weiter verbesserte Wirtschaftlichkeit dadurch, daß sie die Kosten für die Voraufbereitung und die über Tage stattfindende Nachaufbereitung niedrig hält. Hierbei ist ein Resthaufwerk vorgesehen, dessen Korngrößen das Grenzkorn der hydraulischen Förderung übersteigen. Dieses Resthaufwerk wird mechanisch abgefördert. Da die Kosten für die Vor- und Nachaufbereitung mit zunehmendem Zerkleinerungsgrad des Rohhaufwerkes an steigen, die Kosten der hydraulischen Förderung im umgekehrten Verhältnis aber fallen, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Einhaltung eines optimalen Kostenpunktes, bei dem die Kosten der hydraulischen Förderung und die Kosten der Vor- und Nachaufbereitung jeweils am günstigsten ausfallen.The embodiment of the method according to the invention according to claim 2 ensures in addition to energy saving explained above a further improved economy by the Pre-processing and surface costs postprocessing takes place low. Here a residual pile is provided, the grain sizes exceed the limit grain of the hydraulic conveying. This residual pile is removed mechanically. Since the cost of pre- and post-processing with increasing degree of comminution of the raw pile rise, the cost of hydraulic pumping in the opposite ratio, however, allows that Method according to the invention compliance with a optimal cost point at which the cost of hydraulic conveyance and the cost of advance and Reprocessing is the cheapest.

Die Erfindung hat durch die Dickstofförderung den Vorteil, daß Förderstörungen durch sedimentierende Fest stoffe selten auftreten und klein bauende Förderanlagen mit Hochdruckpumpen Verwendung finden können. Der Wasserbedarf für die Dickstofförderung ist ver gleichsweise gering. Er läßt sich häufig mit dem zur Verfügung stehenden Grubenwasser decken. Etwaige Aufbereitungsschwierigkeiten eines wasserempfindlichen Haufwerkes gehen in entsprechendem Maß zurück. Vor allem ist der Energieaufwand für die Dickstofförderung gering.The invention has the through the thick matter promotion Advantage that disruptions due to sedimenting hard substances rarely occur and small-scale conveyor systems can be used with high pressure pumps. Of the Water requirements for the thick matter production is ver equally low. He can often be with the cover available pit water. Any Processing difficulties of a water sensitive Haufwerkes decrease accordingly. Especially the energy expenditure for the thick matter conveyance is low.

Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von Hockdruck pumpen zur Bewegung der Mischung, wodurch die Brech- und Pumpstation Abmessungen erhält, die sich in den üb lichen Abbaustreckenquerschnitten unterbringen lassen. Für Steinkohle ergibt sich in der Zerkleinerung des Roh haufwerkes gemäß dem Verfahren eine Kornscheide, die wegen des hohen Feinkornanteiles mechanischer Gewin nungsverfahren einen vergleichsweise hohen Prozentsatz des von vornherein, d. h. ohne Zerkleinerung hydrau lisch förderbaren Feststoffes ausmacht. Deswegen hält sich der Kostenaufwand für die Voraufbereitung und der Rohförderkohle in tragbaren Grenzen und zwar auch dann, wenn ein ausschließlich oder weitgehend aus Bergen bestehendes Haufwerk, wie es z. B. im Abbaustreckenvor trieb anfällt, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Dickstofförderung einbezogen wird.The invention enables the use of high pressure pump to move the mixture, causing the crushing and Pump station receives dimensions that are in the usual Have the cross-section of the excavation line accommodated. For hard coal, the raw material is crushed a grain sheath according to the process, the because of the high proportion of fine grain mechanical gain a relatively high percentage from the outset, d. H. without crushing hydrau solidly conveyable solid. That's why it stops the cost of preparation and the Raw coal within acceptable limits and even then, if an exclusively or largely from mountains existing pile, as z. B. in mining areas drove occurs in accordance with the inventive method Thick matter promotion is included.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles einer Förderanlage näher erläutert, die in der Zeichnung wiedergegeben ist. Die Zeichnung zeigt dabei schematisch als Verfahrensstammbaum eine Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens für eine Steinkohlengrube. Von den mehreren Abbaubetrieben ist allerdings in der Zeichnung nur ein nicht wiedergegebener Streb ange nommen, in dem die Kohle mechanisch z. B. im Schrämbe trieb oder mit einem Hobel abgebaut wird. Der nicht dargestellte Strebförderer übergibt auf einen Bunker förderer (1). Dieses Fördermittel dient dazu, die ent sprechend der Ladekurve des Strebes auftretenden Förder spitzen zu vergleichmäßigen.For a better understanding, the invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment of a conveyor system, which is shown in the drawing. The drawing shows schematically as a process tree an embodiment of the inventive method for a coal mine. Of the several mining operations, however, only one not shown strut is accepted in the drawing, in which the coal mechanically z. B. drove in the scrape or is broken down with a planer. The face conveyor, not shown, passes to a bunker conveyor ( 1 ). This funding is used to even out the peaks occurring accordingly to the loading curve of the strut.

Der Bunkerförderer (1), dessen Förderorgan aus einer Kratzerkette bestehen kann, weist ein nach oben über einen Aufgabeförderer (4) geführten vorderen Teil auf. In diesen sind als bewegtes Förderorgan Rollen ein gebaut, die in einem Rost (2) angeordnet sind. Der Durchgang gelangt unmittelbar auf den Aufgabeförderer (4) Der Überlauf wird in einen Durchlaufbrecher geführt. Der Durchlauf wird mit dem Förderorgan über den Abwurfkopf des Bunkerförderers auf den Aufgabeförderer geleitet. Der Aufgabeförderer (4) über gibt das durch die beschriebene Klassierung und den Brecher voraufbereitete Fördergut als Feststoff in einen Mischer (5). Der Feststoff hat ein Grenzkorn, das bei Rohförderkohle bei etwa 80 mm liegt, jedoch ein Drittel des Durchmessers der für die Dickstoff förderung vorgesehenen Rohrleitung nicht übersteigt. Der Mischer dient zur Herstellung eines Wasser-Feststoff- Gemisches mit pasteuser bis breiiger Konsistenz. Dieses Gemisch wird Förderpumpen (6) aufgegeben, denen eine Energieversorgungseinheit (7) zugeordnet ist. Bei den Feststoffpumpen kann es sich um Kolbenpumpen handeln, um in der Dickstoffrohrleitung (8) einen zur Förderung durch das Streckennetz bis in Schachtnähe ausreichenden Förderdruck zu erzeugen.The bunker conveyor ( 1 ), the conveying element of which can consist of a scraper chain, has a front part which is guided upwards via a feed conveyor ( 4 ). Rollers are built into these as moving conveying elements, which are arranged in a grate ( 2 ). The passage passes directly onto the feed conveyor ( 4 ). The overflow is fed into a flow crusher. The flow is led with the conveying element over the discharge head of the bunker conveyor onto the feed conveyor. The feed conveyor ( 4 ) transfers the conveyed material prepared by the classification described and the crusher as a solid into a mixer ( 5 ). The solid has a limit grain, which is roughly 80 mm for raw coal, but does not exceed one third of the diameter of the pipeline intended for the thick matter conveyance. The mixer is used to produce a water-solid mixture with a paste-like to pulpy consistency. This mixture is fed into feed pumps ( 6 ), to which an energy supply unit ( 7 ) is assigned. The solid-state pumps can be piston pumps in order to generate a sufficient delivery pressure in the thick material pipeline ( 8 ) for delivery through the line network up to the shaft.

Am Schacht trägt die Dickstoffrohrleitung (8) in einen Bunker (9) aus. Aus diesem gelangt die Masse auf eine Bergevorabscheidung (10), aus der die Berge abgezogen werden, deren Grenzkorn größer als 30 mm ist. Der Bergevorabscheidung (10) ist eine Schlammabsiebung (11) nachgeschaltet, welche eine Klassierung gemäß dem Ausführungsbeispiel bei 2 mm vornimmt. Das Gut, kleiner als 2 mm, wird hydraulisch durch Rohrleitungen zutage gepumpt. Das Gut, größer als 2 mm, kann mit kon ventioneller Schachtförderung gehoben werden.The thick material pipeline ( 8 ) discharges into a bunker ( 9 ) at the shaft. From this, the mass reaches a pre-separation ( 10 ) from which the mountains are withdrawn, the grain size of which is greater than 30 mm. The mound pre-separation ( 10 ) is followed by a sludge screening ( 11 ), which carries out a classification according to the exemplary embodiment at 2 mm. The material, smaller than 2 mm, is pumped out hydraulically through pipes. The goods, larger than 2 mm, can be lifted with conventional shaft conveying.

Claims

1. A method for underground mining with hydraulic conveyance of a water-solid mixture produced by preparatory treatment from the locally obtained heap, which is pumped out through pipelines, the mixture hydraulically pumped through a shaft pipeline through a classification of the coarse grain is separated, which is lifted with a mechanical shaft conveyor, characterized in that by the preparation a fine-grained solid and from this and the process water the mixture is made as a pasty to pulpy mass, which is pumped as a thick material through the pipe, whereby the limit grain of the solid material is equal to or less than the maximum grain size specified by the pumpability of the mass, and that a sludge sifting of the water-solid mixture is provided for classifying the conveyed material, its overflow for the mechanical shaft promotion and its passage for the shaft pipeline is provided.

2. The method according to claim 1, characterized in that the hydraulic production is interrupted underground and the mixture is classified, the overflow of the Classification mechanical and the run of the class hydraulically lifted through the day shaft the.

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized characterized that the classification at a grain sheath of approx. 2 mm.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the mixture to be pumped is 30% by weight from water and 70% by weight from the solid consists.

5. Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 4 with a preparation, which has a crusher for raw material, a mixer for the crusher flow and for the process water, pumps for moving the mixture and pipes for hydraulic conveying, characterized in that the pumps are designed as thick matter pumps ( 6 ) and the pipes ( 8 ) consist of thick matter feed pipes.

6. The device according to claim 5, characterized by a sludge screening ( 11 ) for separating a hydraulic shaft conveyor from a mechanical shaft conveyor tion.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the sludge screening ( 11 ) is preceded by a Bergevor separation ( 10 ).